粤沪版物理九年级上册同步练习：12.4　热机与社会发展（Word有答案）

12.4　热机与社会发展
知识点 1　热机
1.热机的共同特点:燃料燃烧时, 　　　　能转化为　　　　能,又通过做功将　　　　能转化为　　　　能。
2.近年来我国重大装备层出不穷,国人倍感自豪,下列机械的动力装置不是使用热机的是 (　　)
A.“玉兔号”月球车 B.“山东号”航母
C.“C919”客机 D.“长征五号”火箭
知识点 2　汽油机
3.多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的,我们把这四个冲程叫做一个工作循环。在一个工作循环中,依靠自身获得的动力完成的冲程是(　　)
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
4.[2020·邵阳] 汽油机的一个工作循环包括四个冲程,其中将机械能转化为内能的是 (　　)
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
5.关于汽油机和柴油机的区别,下列说法错误的是 (　　)
A.汽油机有火花塞,柴油机有喷油嘴
B.汽油机用压燃式点火,柴油机用点燃式点火
C.吸气冲程,汽油机吸入汽油和空气的混合物,柴油机只吸入空气
D.小汽车、摩托车通常用汽油机做发动机,卡车、挖掘机用柴油机做发动机
6.如图示,甲、乙是两个演示实验的示意图,丙是四冲程汽油机工作过程中某个冲程的示意图。图丙对应的工作原理是图　　　　的演示实验。
7.如图示是四冲程汽油机工作的部分冲程示意图,其中图　　　是做功冲程,图
　　　是依靠飞轮的惯性来完成的冲程。
知识点 3　热机效率与环境
8.如图示是某内燃机的能量流向图,该内燃机的热机效率是 (　　)
A.25%　　 B.40%　　 C.75%　　 D.35%
9.为节约能源,需提高热机的效率,下列措施中不能提高热机效率的是 (　　)
A.尽量使燃料充分燃烧 B.尽量减少热机部件间的摩擦
C.尽量减少废气带走的热量 D.尽量增加热机的工作时间
10.下列关于热机和环境保护的说法中正确的是 (　　)
A.热机的大量使用会造成环境污染
B.随着科技的发展,热机的效率可以达到100%
C.汽车排出的尾气都是有毒气体
D.热机产生的噪声,可以被热机上的消声器完全消除
11.柴油机是工农业生产中常用的热机。已知某型号柴油机的效率是30%,在柴油机内完全燃烧3 kg柴油能放热　　　　J,该柴油机能对外做功　　　　J。(柴油的热值为4.3×107 J/kg)
12.下列有关热机的说法中正确的是 (　　)
A.内燃机的冷却液需要用比热容较小的物质
B.内燃机除做功冲程以外的三个冲程都是靠飞轮的惯性来完成的
C.内燃机工作时将机械能转化为内能
D.在汽油机的压缩冲程中,进气门、排气门都关闭,活塞向下运动
13.如图示是四冲程汽油机的工作示意图,下列说法正确的是 (　　)
A.这四个冲程的正确顺序是丁→甲→乙→丙
B.丙冲程存在着化学能转化为内能的过程
C.乙冲程使汽车获得动力
D.甲、乙、丙冲程是靠惯性完成的
14.光发动机是一种把光能转化为机械能的装置,主要结构如图示。在太阳光照射下,化学反应室内密封着的气态物质发生反应,导致室内气压增大;在无光条件下,室内发生“逆向反应”,导致室内气压减小。当窗口有光射入时,活塞移动,该过程相当于油机四个冲程中的 (　　)
15.两台四冲程汽油机在相同时间内,甲的功率是乙的1.5倍,甲汽油机的效率是20%,乙汽油机的效率是25%,则甲、乙两台汽油机每小时消耗汽油的质量之比是 (　　)
A.6∶5 B.15∶8
C.5∶6 D.8∶15
16.[2020·常州] 2020年1月18日,第十届江苏“台湾灯会”在常州恐龙城开幕。如图示为展会中的“走马灯”,点燃底部蜡烛,热空气上升驱动扇叶转动,观众惊奇地看到纸片小人的影子动了起来。热空气上升驱动扇叶转动的能量转化方式为　　　　　　　　　　　,这与四冲程汽油机的　　　　冲程相同。
17.某台四冲程汽油机飞轮的转速为240 r/min,在1 min内,汽油机完成　　　　个工作循环,活塞往复　　　　次,对外做功　　　　次,完成　　　　个冲程。
18.如图示为汽油机工作的示意图。若这台汽油机的效率为25%,则做9×106 J的有用功,汽油机需消耗　　　　g的汽油(汽油的热值为4.5×107 J/kg)。在汽油机的做功冲程中,高温、高压的燃气推动活塞运动做功,燃气的内能　　　　,温度　　　　。
19.一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动,其v-t图像如图示,在第10 s时速度达到20 m/s,通过的路程为120 m。
(1)假设汽车在行驶过程中所受阻力不变,大小为f=4000 N,那么在0~10 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少。
(2)若发动机的转化效率为80%,则需要完全燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功 (已知汽油的热值大约为5×107 J/kg)
考|题|展|示
20.[2020·东营] 如图所示是四冲程汽油机工作循环中的一个冲程,下列关于该冲程及其能量转化判断正确的是(　　)
A.做功冲程,将机械能转化为内能
B.做功冲程,将内能转化为机械能
C.压缩冲程,将机械能转化为内能
D.压缩冲程,将内能转化为机械能
21.[2020·枣庄] 关于热机的效率,下列说法正确的是 (　　)
A.在做功同样多的情况下,热机的效率越高,消耗的燃料越多
B.一般情况下,柴油机的效率比汽油机的高
C.热机的效率越高,说明做功越快
D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的
1.化学　内　内　机械
2.A　3.C　4.B　5.B
6.甲　7.乙　甲
8.D　 热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,所以,结合能量流向图可知,该内燃机的热机效率:η=1-25%-40%=35%。
9.D　 热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,所以减少热量的损失可以提高热机的效率。使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦,都可以减少热量的损失,提高效率。增加热机的工作时间,并不能减少热量的损失,所以不能提高热机的效率。
10.A　11.1.29×108　3.87×107
12.B　 内燃机的冷却液需要用比热容较大的物质,一般用水,是因为水的比热容较大,在同等情况下,可以吸收更多的热量,故A错误;内燃机工作时有四个冲程,只有做功冲程做功,其他三个冲程都是靠飞轮的惯性来完成的,故B正确;内燃机工作时将内能转化为机械能,故C错误;汽油机在压缩冲程中,进气门、排气门都关闭,活塞向上运动,故D错误。
13.B　 甲为压缩冲程,机械能转化为内能,是第二冲程;乙为排气冲程,是第四冲程;丙为做功冲程,内能转化为机械能,是第三冲程;丁为吸气冲程,是第一冲程。四个冲程的正确顺序是丁→甲→丙→乙,故A错误;在丙冲程中,燃料燃烧时,化学能转化为内能,然后对外做功时内能又转化为机械能,故B正确;乙冲程中没有能量的转化,不是使汽车获得动力的冲程,故C错误;靠惯性完成的冲程是甲、乙、丁,故D错误。
14.A　 当太阳光照射时,反应室内发生化学反应,导致室内气压增大,这时将化学能转化为机械能,从而推动活塞移动,相当于汽油机的做功冲程。图A中两气门关闭,活塞向下运动,是做功冲程,将内能转化为机械能,故A符合题意;图B中进气门打开,是吸气冲程,故B不合题意;图C中排气门打开,是排气冲程,故C不合题意;图D中两气门关闭,活塞向上运动,是压缩冲程,将机械能转化为内能,故D不合题意。
15.B　 设甲的功率为P甲,其效率为η甲,乙的功率为P乙,其效率为η乙,汽油的热值为q,做功时间为t,由题意知,=1.5,==,甲在时间t内做的有用功:W甲=P甲t,由η=可得,甲在时间t内消耗的总能量:Q甲==,由Q=mq可得,甲在时间t内的耗油量:m甲==。同理可得乙在时间t内的耗油量的表达式:m乙=。甲、乙两汽油机在相同时间内的耗油量之比:=∶=×=×==15∶8。
16.内能转化为机械能　做功
点燃蜡烛时,气体温度升高,气体的密度变小,热空气就会向上运动,运动的热空气推动扇叶转动,运动的热空气对外做功,将内能转化为机械能,该冲程和四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。
17.120　240　120　480　 四冲程汽油机的飞轮转速为240 r/min,因为一个工作循环飞轮转2圈,活塞往复两次,完成四个工作冲程,做功1次,所以1 min内完成120个工作循环,活塞往复240次,对外做功120次,完成480个冲程。
18.800　减少　降低　 由η=×100%=25%可得汽油完全燃烧放出的热量:Q放===3.6×107 J,由Q放=mq得消耗汽油的质量:m===0.8 kg=800 g。在汽油机的做功冲程中,高温、高压的燃气推动活塞运动做功,燃气的内能减少,温度降低。
19.(1)由图可知,10 s后汽车做匀速直线运动,速度v=20 m/s,
根据二力平衡条件可得,牵引力:F=f=4000 N,
则汽车的功率为P===Fv=4000 N×20 m/s=8×104 W,
在0~10 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功:W=Pt=8×104 W×10 s=8×105 J。
(2)由η=×100%可得,汽油燃烧放出的热量:Q===1×106 J,
由Q=mq可得,需要完全燃烧汽油的质量:
m===0.02 kg。
20.B
21.B　 热机的效率越高,说明用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比越大,即在做功相同的情况下,消耗的燃料较少,或消耗相同的燃料,做功较多,故A错误;一般情况下柴油机的效率比汽油机高,多用在重型机器上,故B正确;热机的效率越高说明有用功占的比值越大,功率表示做功的快慢,功率越高说明做功越快,效率和功率是两个不同的物理量,二者之间没有必然联系,故C错误;根据内燃机的能量流向,热机损失的能量中,废气带走的能量较多,故D错误。